CN111519050B - 一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔,包括以下重量百分比的原料:Si:0.15‑0.3%、Cu:0.03‑0.06%、Zn:0.05‑0.15%、Mn:0.08‑0.10%、Ti:0.05‑0.10%、Fe:0.3‑0.7%、Ni:0.05‑0.06%、Cr:0.005‑0.006%、Cd:0.006‑0.008%、Pb:0.005‑0.006%、Sn:0.006‑0.008%、Zr:0.006‑0.008%,剩余量为Al,其中Fe、Si的重量百分比满足下式关系:Fe/Si=2‑3,Fe+Si≤1%,本发明生产的铝箔解决了铝箔生产过程中遇到的轧制暗纹、组织条纹、容易造成断带等问题。
Description
技术领域
本发明属于铝箔生产技术领域,更具体地说,它涉及一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔及其生产工艺。
背景技术
铝箔以其特有的性能在轻工业、电力电子工业、包装等领域里有着广泛的需求。中国作为铝板带箔材生产大国,当前国内铝箔的产能明显超过需求,随着我国积极财政政策的展开,刺激了国内铝箔产品的消费,同时支持铝加工发展高附加值产品,如高精铝板带、双零箔等,实现有色金属新材料的产业化。
电子标签也是铝箔的广泛的应用之一,传统的电子标签用铝箔,由于其材料选择和轧制工艺不尽合理,大多存在着存在着针孔数多、表面光洁度差的缺陷,因此制备出一种具有极高的表面洁净度,表面平平整,除油彻底,且没有印痕和麻点的电子标签用铝箔,将十分迎合当前的市场。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明目的是在于提供一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔及其生产工艺,能够制造得到的产品针孔少,表面光洁,质量稳定的电子标签用铝箔。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔,包括以下重量百分比的原料:
Si:0.15-0.3%、Cu:0.03-0.06%、Zn:0.05-0.15%、Mn:0.08-0.10%、Ti:0.05-0.10%、Fe:0.3-0.8%、Ni:0.05-0.06%、Cr:0.005-0.006%、Cd:0.006-0.008%、Pb:0.005-0.006%、Sn:0.006-0.008%、Zr:0.006-0.008%,剩余量为Al,,其中Fe、Si的重量百分比满足下式关系:Fe/Si=2-3,Fe+Si≤1%。
同时本发明也提供一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔的生产工艺包括以下步骤:
S1、熔炼:按照原料配比进行备料,加入熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度为700-720℃;熔炼开始后,向熔炼炉中通入惰性气体,通入90-120min后,保温1h;
S2、精炼:将熔炼所得熔体送入静置炉中进行倒炉,倒炉完成后进行多次精炼,精炼时调整惰性气体压力使惰性气体吹起铝液的高度不超过15cm,每次精炼时间温度为680-710℃,时间15-30min,间隔时间2-3h,每次精炼完成后扒去浮渣。
S3、铸轧:在铸轧区内实现行铸造、轧制变形,将经在线晶粒细化、除气、过滤除渣后的铝合金熔体铸轧成6.5~7.5mm的板带,在经过剪切、卷取成为铸轧坯料;
S4、冷轧:进行两次退火,通过冷轧机将铸轧坯料制成为0.40mm厚度的冷轧坯料。
S5、轧机轧制:通过轧机采用低粗糙度轧辊、低道次压下量、采用高添加剂含量的润滑油,将0.25㎜厚度的冷轧坯料经过0.25㎜—0.11㎜—0.075㎜—0.05㎜-0.015mm,5个道次制成0.015㎜厚度的铝箔坯料;
S6、厚剪:将0.015㎜厚度的铝箔坯料经过厚剪机进行剪切及切边,即得铝箔卷材;
S7、退火、包装:将铝箔卷材经过退火炉进行退火、冷却,然后进行包装即得电子标签用的铝箔成品。
通过采用上述原料配比来制备电子标签用的铝箔,加入的Fe和Si固溶在铝中不仅增加了材料的硬度、提高了材料的变形抗力及加工硬化率,但是不利于轧制;而且随着轧制厚度的逐渐减小,如果固溶的Fe和Si含量越高,其形成的粗大第二相越容易引起针孔的产生,严重的甚至会导致断带,因此控制Fe+Si的总含量在1%以下,通过减少固溶Fe、Si的含量,使Fe、Si充分析出。而且申请人在不断的试验过程中发现,当Fe/Si比在2-3之间时,铝合金的化合物相主要以最有利于轧制的α-AlFeSi相为主,最有利于铝箔轧制生产。
优选的,所述步骤S1和步骤S2中的惰性气体为纯度99.99%的氮气和纯度为99.99%的氦气按1:5的体积比混合而成,惰性气体的通入量为5-10L/min。在上述的技术方案中,除气原理是在熔体中通入惰性气体产生大量细小气泡与熔体充分混合,依靠气体分压差和表面吸附原理,气泡在上浮过程中吸收熔体中的氢,并伴随吸附氧化夹渣,随气泡上升而被带出熔体表面,使熔体得到净化;本发明通过采用高纯度的He和N2组合的惰性气体,能够高效快速除去熔体中的氢以及吸附氧化夹渣
优选的,所述步骤S4中的冷轧过程,进行两次退火,均采用炉气控温方式;第一次均匀化退火采用高温入炉,升温到650℃,迅速降温到580℃,保温20h,第二次均匀化退火时,采用高温快速退火,降温到300-320℃,保温8h。
通过采用上述的技术方案,使得Fe-Mn-Al相均匀析出。因为8150合金的含Mn量较高,是Mn的偏析时Al-Mn合金形成粗晶的主要原因,而通过均匀化退火,可以减少成分的偏析;此外,采用高温快速退火,使晶界附近和晶内同时发生再结晶,从而达到晶粒细化的效果。
优选的,所述步骤S5中,添加剂为在润滑油中含量为8-9%的添加剂,所述添加剂包括以下重量百分比的原料:40%的三油酸甘油酯、25%的邻苯二甲酸二丁酯、35%的2-巯基-5-邻取代苯基-1,3,4噻二唑。
在轧机轧制过程中,要用到润滑油。润滑油主要由基础油和添加剂组成,基础油一般占润滑油总质量的90%。添加剂的作用是在金属表面形成定向吸附,起到提高承载、减磨抗磨,添加剂的含量与油膜强度有相对应的关系,润滑剂在轧制变形区内形成的油膜强度在一定范围内需要加添加剂来加以调节。发明人在经过大量的实验研究发现,以40%的三油酸甘油酯、25%的邻苯二甲酸二丁酯、35%的2-巯基-5-邻取代苯基-1,3,4噻二唑组成的添加剂,含量在8-9%时和基础油复配使用,具有极压抗磨性能,能明显提高润滑剂的PB值,够在高温高速下长时间保持良好的润滑性能。现有轧制条件下,再通过进一步减少后张力和轧制力,强行将速度从600m/min提高到900m/min,轧制约几分钟后板面会出现严重的波浪,位置在边部、二肋和中部,呈无规律性,同时会出现边部很紧、即翘边,严重时割伤出口展平辊。一般情况下,如果没有采取其它措施来干预,这种波浪越来越多直至起皱,最终造成断带。目前,铝箔粗轧机的工艺润滑状况只适合于低速状态下的小压量,当通过增加速度来提效轧制时,因高速轧制时在变形区内产生大量的变形热,此时辊缝区域内形成的润滑保护油膜受到影响,局部会因强度变弱断裂导致不能连续承载轧制压力。同时,聚集的热量如果不能及时被传导,轧辊表面的热凸度不一致,较热地方的工作辊局部微观膨胀,使与之对应区域的带材局部产生内应力,当超过其临界状态时就表现为波浪。因此,提高工艺润滑剂的性能,以确保高速轧制时的稳定运行。
优选的,所述步骤S7中,经过退火炉进行退火,工艺参数和操作过程为:迅速升温到340-350℃,降温到260℃-280℃,保温24-26h,降温至室温。
通过采用上述的技术方案,箔材在经过260-280℃长时间退火后组织更加细腻,条状晶粒现象基本消失。
综上所述,本发明具有以下优点:
1、本发明加工的铝箔,厚度:0.015mm±5%,力学性能:抗拉强度70~80Mpa延伸率>9%,针孔数:0,满足电子标签的使用需求。
2、解决了传统铝箔生产过程中经常遇到的轧制暗纹、组织条纹和成品退火耐温性较低、容易造成断带等问题。
本发明中,加入的部分合金组分,对铝箔性能改进原理,进行如下阐述:
锰元素,在铝中的溶解度较小,主要以MnAl6的形式分布在铝基体中形成腐蚀核心。锰含量过低,析出的化合物MnAl6少;锰含量过高,将析出粗大的MnAl6相。Mn能提高铝的再结晶温度,并能显著细化再结晶晶粒,Mn固溶于铝中,可提高再结晶温度20~100℃,并通过MnAl6弥散质点阻碍再结晶晶粒长大,MnAl6是与Al-Mn固溶体相平衡的相,它除了能提高合金的强度,细化再结晶晶粒外,另一重要作用就是能溶解杂质铁,形成Al6(Fe、Mn),减少FeAl3针状化与Al-Mn固溶体相平衡的相合物对力学性能的影响,保持合金的塑性。锰具有一定的强化作用,随着锰含量的增加,合金强度提高。
锆元素,含锆铝合金各种性能的影响变化或直接与强化相Al3Zr的弥散析出有关,如断裂韧性;或与合金形成非再结晶组织有关,如抗应力腐蚀性能;抑或与两者均有密切关系,如合金强度;Al3Zr颗粒与基体呈半共格关系,界面强度要大于不共格的含Mn和Cr颗粒与基体的界面强度。Al3Zr颗粒尺寸远小于含Mn和Cr颗粒相,含Mn和Cr颗粒大约为70nm,而Al3Zr小于30nm。Al3Zr颗粒为球形,含Mn和Cr颗粒相形状不规则。显而易见,Al3Zr颗粒的界面强度、颗粒大小及形状都有利于提高合金的断裂韧性。含锆铝合金中,一方面由于强化相Al3Zr在合金均匀化处理和热加工时弥散析出,它显微硬度高(>5000MPa),一旦析出,很难再溶解或聚集,具有较大的弥散强化效果。另一方面,合金热加工并经最终热处理后仍为非再结晶组织,变形过程中产生的大量位错和纤维组织保存下来,具有很大的形变强化效果。在这两方面的作用下,合金的强度有明显的提高。
钴元素,在铝合金回火或使用过程中能够抑制、延缓其他元素特殊碳化物的析出和聚集,提高铝合金的抗氧化性能。
具体实施方式
下面将本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例1
一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔,包括以下重量百分比的原料:
Si:0.2%、Cu:0.0.4%、Zn:0.1%、Mn:0.09%、Ti:0.06%、Fe:0.6%、Ni:0.055%、Cr:0.0055%、Cd:0.007%、Pb:0.0055%、Sn:0.007%、Zr:0.007%,剩余量为Al,Fe、Si的重量百分比关系为:Fe/Si=3,Fe+Si=0.8%。
一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔的生产工艺,包括以下步骤:
S1、熔炼:按照原料配比进行备料,加入熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度为700-720℃;熔炼开始后,向熔炼炉中通入惰性气体,通入100min后,保温1h;
S2、精炼:将熔炼所得熔体送入静置炉中进行倒炉,倒炉完成后进行多次精炼,精炼时调整惰性气体压力使惰性气体吹起铝液的高度不超过15cm,每次精炼时间温度为680-710℃,时间20min,间隔时间2.5h,每次精炼完成后扒去浮渣,合计精炼4次。
S3、铸轧:在铸轧区内实现行铸造、轧制变形,将经在线晶粒细化、除气、过滤除渣后的铝合金熔体铸轧成7mm的板带,在经过剪切、卷取成为铸轧坯料;
S4、冷轧:进行两次退火,均采用炉气控温方式;第一次均匀化退火采用高温入炉,升温到650℃,迅速降温到580℃,保温20h,第二次均匀化退火时,采用高温快速退火,降温到300-320℃,保温8h。将至室温,通过冷轧机将铸轧坯料制成为0.40mm厚度的冷轧坯料。
S5、轧机轧制:通过轧机采用低粗糙度轧辊、低道次压下量、采用含添加剂的润滑油,将0.25㎜厚度的冷轧坯料经过0.25㎜—0.11㎜—0.075㎜—0.05㎜-0.015mm,5个道次制成0.015㎜厚度的铝箔坯料;添加剂为在润滑油中含量为8-9%的添加剂,所述添加剂包括以下重量百分比的原料:40%的三油酸甘油酯、25%的邻苯二甲酸二丁酯、35%的2-巯基-5-邻取代苯基-1,3,4噻二唑。
S6、厚剪:将0.015㎜厚度的铝箔坯料经过厚剪机进行剪切及切边,即得铝箔卷材;
S7、退火、包装:将铝箔卷材经过退火炉进行退火,工艺参数和操作过程为:迅速升温到340-350℃,降温到270℃,保温25h,降温至室温、然后进行包装即得电子标签用的铝箔成品。
实施例2
一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔,包括以下重量百分比的原料:
Si:0.3%、Cu:0.06%、Zn:0.15%、Mn:0.10%、Ti:0.10%、Fe:0.6%、Ni:0.06%、Cr:0.006%、Cd:0.008%、Pb:0.006%、Sn:0.006%、Zr:0.008%,剩余量为Al,Fe、Si的重量百分比关系为:Fe/Si=2,Fe+Si=0.9%。
一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔的生产工艺,包括以下步骤:
S1、熔炼:按照原料配比进行备料,加入熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度为700-720℃;熔炼开始后,向熔炼炉中通入惰性气体,通入120min后,保温1h;
S2、精炼:将熔炼所得熔体送入静置炉中进行倒炉,倒炉完成后进行多次精炼,精炼时调整惰性气体压力使惰性气体吹起铝液的高度不超过15cm,每次精炼时间温度为710℃,时间30min,间隔时间3h,每次精炼完成后扒去浮渣,合计精炼4次。
S3、铸轧:在铸轧区内实现行铸造、轧制变形,将经在线晶粒细化、除气、过滤除渣后的铝合金熔体铸轧成6.5mm的板带,在经过剪切、卷取成为铸轧坯料;
S4、冷轧:进行两次退火,均采用炉气控温方式;第一次均匀化退火采用高温入炉,升温到650℃,迅速降温到580℃,保温20h,第二次均匀化退火时,采用高温快速退火,降温到300-320℃,保温8h。将至室温,通过冷轧机将铸轧坯料制成为0.40mm厚度的冷轧坯料。
S5、轧机轧制:通过轧机采用低粗糙度轧辊、低道次压下量、采用含添加剂的润滑油,将0.25㎜厚度的冷轧坯料经过0.25㎜—0.11㎜—0.075㎜—0.05㎜-0.015mm,5个道次制成0.015㎜厚度的铝箔坯料;添加剂为在润滑油中含量为9%的添加剂,所述添加剂包括以下重量百分比的原料:40%的三油酸甘油酯、25%的邻苯二甲酸二丁酯、35%的2-巯基-5-邻取代苯基-1,3,4噻二唑。
S6、厚剪:将0.015㎜厚度的铝箔坯料经过厚剪机进行剪切及切边,即得铝箔卷材;
S7、退火、包装:将铝箔卷材经过退火炉进行退火,工艺参数和操作过程为:迅速升温到340-350℃,降温到280℃,保温26h,降温至室温、然后进行包装即得电子标签用的铝箔成品。
实施例3
一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔,包括以下重量百分比的原料:
Si:0.2%、Cu:0.03%、Zn:0.05%、Mn:0.08%、Ti:0.05%、Fe:0.5%、Ni:0.05%、Cr:0.005%、Cd:0.006%、Pb:0.005%、Sn:0.006%、Zr:0.006%,剩余量为Al,Fe、Si的重量百分比关系为:Fe/Si=2,Fe+Si=0.7%。
一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔的生产工艺,包括以下步骤:
S1、熔炼:按照原料配比进行备料,加入熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度为700-720℃;熔炼开始后,向熔炼炉中通入惰性气体,通入90min后,保温1h;
S2、精炼:将熔炼所得熔体送入静置炉中进行倒炉,倒炉完成后进行多次精炼,精炼时调整惰性气体压力使惰性气体吹起铝液的高度不超过15cm,每次精炼时间温度为680℃,时间15min,间隔时间2h,每次精炼完成后扒去浮渣,合计精炼4次。
S3、铸轧:在铸轧区内实现行铸造、轧制变形,将经在线晶粒细化、除气、过滤除渣后的铝合金熔体铸轧成7.5mm的板带,在经过剪切、卷取成为铸轧坯料;
S4、冷轧:进行两次退火,均采用炉气控温方式;第一次均匀化退火采用高温入炉,升温到650℃,迅速降温到580℃,保温20h,第二次均匀化退火时,采用高温快速退火,降温到300-320℃,保温8h。将至室温,通过冷轧机将铸轧坯料制成为0.40mm厚度的冷轧坯料。
S5、轧机轧制:通过轧机采用低粗糙度轧辊、低道次压下量、采用含添加剂的润滑油,将0.25㎜厚度的冷轧坯料经过0.25㎜—0.11㎜—0.075㎜—0.05㎜-0.015mm,5个道次制成0.015㎜厚度的铝箔坯料;添加剂为在润滑油中含量为8%的添加剂,所述添加剂包括以下重量百分比的原料:40%的三油酸甘油酯、25%的邻苯二甲酸二丁酯、35%的2-巯基-5-邻取代苯基-1,3,4噻二唑。
S6、厚剪:将0.015㎜厚度的铝箔坯料经过厚剪机进行剪切及切边,即得铝箔卷材;
S7、退火、包装:将铝箔卷材经过退火炉进行退火,工艺参数和操作过程为:迅速升温到340-350℃,降温到260℃℃,保温24h,降温至室温、然后进行包装即得电子标签用的铝箔成品。
实施例1-实施例3中,步骤S1和步骤S2中的惰性气体为纯度99.99%的氮气和纯度为99.99%的氦气按1:5的体积比混合而成,惰性气体的通入量为5-10L/min。
对比例1
参比实施例3,S5轧机轧制中润滑油,先用常规的润滑油,具体为87%基础油+13%普通的添加剂,添加剂为Wylor10(酯型)其余条件一致
其中实施例1-3和对比例1中的基础油,为市面常见的基础油,符合DB13/T2271-2015铝箔、铝板冷轧制用润滑基础油即可。轧机轧制速度为900m/min。
试验1摩擦学性能
按照摩擦学性能,对实施例1-3及对比1中的润滑油进行摩擦学性能,结果为:实施例1-3的润滑油PB值为1126-1253,对比例1常规润滑油仅为254-289,可以看出对比例1的PB值很小,突出说明实施例1-3的润滑油具有很好的极压抗磨性能。
试验2成品性能检测
对实施例1-实施例3及对比例1制备出的铝箔成品进行检测,检测结果如下所示:
因此从上表可以看出,实施例1-3制备出的铝箔成品:抗拉强度71-80MPa,延伸率13-16%,表面均匀细腻,无色差,无断带现象发生;而且针孔数为零,刷水等级为A,满足电子标签的使用需求,另外对制备出的铝箔外形进行了检测,发现厚度:0.015mm±4%,宽度差:±1mm,具有很高的精度。
从对比例1制备出的铝箔成品:抗拉强度73MPa,延伸率11%,表面无残油,有色差,断带现象高达8次,存在的针孔数为8,刷水等级为B;说明在使用市面常见的基础油后,铝箔产品,在抗拉强度、延伸率方面略有降低;在表面质量、断带方面、针孔数以及刷水等级方面表现明显下滑,这和本发明所述的添加剂(40%的三油酸甘油酯、25%的邻苯二甲酸二丁酯、35%的2-巯基-5-邻取代苯基-1,3,4噻二唑)加入到基础油中,极大的增加了润滑油的PB值,能用应用在高速的冷轧环节,进而提高铝箔的抗拉强度、延伸率,尤其是提高了铝箔的表面质量,存在一定的关联。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的设计构思之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种低针孔高光洁度电子标签用铝箔,其特征在于,包括以下重量百分比的原料:
Si:0.15-0.3%、Cu:0.03-0.06%、Zn:0.05-0.15%、Mn:0.08-0.10%、Ti:0.05-0.10%、Fe:0.3-0.7%、Ni:0.05-0.06%、Cr:0.005-0.006%、Cd:0.006-0.008%、Pb:0.005-0.006%、Sn:0.006-0.008%、Zr:0.006-0.008%,剩余量为Al,其中Fe、Si的重量百分比满足下式关系:Fe/Si=2-3,Fe+Si≤1%。
2.一种如权利要求1所述的低针孔高光洁度电子标签用铝箔的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1、熔炼:按照原料配比进行备料,加入熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度为700-720℃;熔炼开始后,向熔炼炉中通入惰性气体,通入90-120min后,保温1h;
S2、精炼:将熔炼所得熔体送入静置炉中进行倒炉,倒炉完成后进行多次精炼,精炼时调整惰性气体压力使惰性气体吹起铝液的高度不超过15cm,每次精炼时间温度为680-710℃,时间15-30min,间隔时间2-3h,每次精炼完成后扒去浮渣;
S3、铸轧:在铸轧区内实现铸造、轧制变形,将经在线晶粒细化、除气、过滤除渣后的铝合金熔体铸轧成6.5~7.5mm的板带,再经过剪切、卷取成为铸轧坯料;
S4、冷轧:进行两次退火,通过冷轧机将铸轧坯料制成为0.40mm厚度的冷轧坯料;
S5、轧机轧制:通过轧机采用低粗糙度轧辊、低道次压下量、采用高添加剂含量的润滑油,高添加剂含量的润滑油具体是指添加剂为在润滑油中含量为8-9%的添加剂,所述添加剂包括以下重量百分比的原料:40%的三油酸甘油酯、25%的邻苯二甲酸二丁酯、35%的2-巯基-5-邻取代苯基-1,3,4噻二唑,将0.25㎜厚度的冷轧坯料经过0.25㎜—0.11㎜—0.075㎜—0.05㎜-0.015mm,5个道次制成0.015㎜厚度的铝箔坯料;
S6、厚剪:将0.015㎜厚度的铝箔坯料经过厚剪机进行剪切及切边,即得铝箔卷材;
S7、退火、包装:将铝箔卷材经过退火炉进行退火、冷却,然后进行包装即得电子标签用的铝箔成品。
3.一种如权利要求2所述的低针孔高光洁度电子标签用铝箔的生产工艺,其特征在于,所述步骤S1和步骤S2中的惰性气体为纯度99.99%的氮气和纯度为99.99%的氦气按1:5的体积比混合而成,惰性气体的通入量为5-10L/min。
4.一种如权利要求2所述的低针孔高光洁度电子标签用铝箔的生产工艺,其特征在于,所述S4中的冷轧过程,进行两次退火,均采用炉气控温方式;第一次均匀化退火采用高温入炉,升温到650℃,迅速降温到580℃,保温20h,第二次均匀化退火时,采用高温快速退火,降温到300-320℃,保温8h。
5.一种如权利要求2所述的低针孔高光洁度电子标签用铝箔的生产工艺,其特征在于,所述步骤S7中,经过退火炉进行退火,工艺参数和操作过程为:迅速升温到340-350℃,降温到260℃-280℃,保温24-26h,降温至室温。
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